NO303187B1

NO303187B1 - Pipeline heating system coupler

Info

Publication number: NO303187B1
Application number: NO913540A
Authority: NO
Inventors: Alves Carlos Alberto De Ca Con
Original assignee: Petroleo Brasileiro Sa
Priority date: 1990-10-02
Filing date: 1991-09-09
Publication date: 1998-06-08
Also published as: EP0479519A1; JPH04244693A; JP2559137Y2; RU2025633C1; NO913540L; EP0479519B1; CA2049906C; JPH081442U; BR9004940A; CA2049906A1; DE69102849D1; US5125847A; NO913540D0; MX173759B; DE69102849T2

Description

Oppfinnelsen vedrører en innretning for kopling av fluidum-førende undersjøiske rørledninger, i den hensikt å kunne føre en elektrisk strøm for elektrisk oppvarming av rørledningene, for derved å hindre eller eliminere avsetninger av organiske rester på innerveggene i rørledningene. En slik innretning kan tilpasses for bruk av elektrisitet kombinert med samtidig injisering av spesialfluider, såsom løsningsmidler, luft eller damp. The invention relates to a device for connecting fluid-carrying submarine pipelines, with the aim of being able to conduct an electric current for electric heating of the pipelines, thereby preventing or eliminating deposits of organic residues on the inner walls of the pipelines. Such a device can be adapted for the use of electricity combined with the simultaneous injection of special fluids, such as solvents, air or steam.

Ved drift av undersjøiske anlegg for transport av fluider, særlig fluider som er viskøse og/eller inneholder organiske rester, er et av problemene avsettinger i rørledningen, dvs. avsetting av stoffer på innerveggen i rørledningen, initiert av temperaturforskjellen mellom det transporterte fluidum og omgivelsen. When operating subsea facilities for the transport of fluids, particularly fluids that are viscous and/or contain organic residues, one of the problems is deposits in the pipeline, i.e. deposition of substances on the inner wall of the pipeline, initiated by the temperature difference between the transported fluid and the environment.

Det er velkjent at på større vanndyp ligger vanntemperaturen rundt 5°C. Jo større temperaturforskjell, desto større blir det omtalte problem, fordi tendensen til dannelse av avsetninger vil øke, og vil kunne føre til full stopp i rørledningen. It is well known that at greater water depths the water temperature is around 5°C. The greater the temperature difference, the greater the mentioned problem, because the tendency for deposits to form will increase, and could lead to a complete stoppage in the pipeline.

En mulig løsning på dette problem er å legge en trykk-forskjell mellom rørledningens ender, i den hensikt å trykkpåvirke fluidumstrømmen. Er rørledningene imidlertid meget lange vil en slik fremgangsmåte bli ugjennomførlig, både av tekniske grunner (utstyrsdimensJoner) såvel som av økonomiske grunner. A possible solution to this problem is to add a pressure difference between the ends of the pipeline, with the intention of influencing the pressure of the fluid flow. However, if the pipelines are very long, such a method will be impracticable, both for technical reasons (equipment dimensions) as well as for economic reasons.

En annen mulighet er å tilsette spesielle additiver eller solventer til fluidet, for å holde de organiske rester i løsning. Another possibility is to add special additives or solvents to the fluid, to keep the organic residues in solution.

Nok en mulighet for å hindre eller minimalisere dannelsen av rester på en rørledningsvegg er å varme opp og holde rørledningens vegg varm, slik at temperaturforskjellen mellom veggen og omgivelsen blir slik at man er sikret fluidumstrøm-ning. Another possibility to prevent or minimize the formation of residues on a pipeline wall is to heat up and keep the pipeline wall warm, so that the temperature difference between the wall and the surroundings is such that fluid flow is ensured.

Foreliggende oppfinnelse vedrører sistnevnte mulighet, om ønskelig i kombinasjon med bruk av spesielle løsningsmidler for det transporterte fluidum. Det tekniske problem som må løses er imidlertid nettopp det å finne en form for innføring av den elektriske strøm i en undersjøisk rørledning, særlig når det dreier seg om rørledninger som allerede er lagt på noen hundre meters havdyp. The present invention relates to the latter possibility, if desired in combination with the use of special solvents for the transported fluid. The technical problem that must be solved, however, is precisely that of finding a way to introduce the electric current into an undersea pipeline, especially when it concerns pipelines that have already been laid at a depth of several hundred meters.

Det er kjent at når en elektrisk strøm legges på en elektrisk leder, omdannes en viss energimengde til varme. Dette fenomen er kjent som Joules effekt og benyttes innenfor mange tekniske områder. It is known that when an electric current is applied to an electric conductor, a certain amount of energy is converted into heat. This phenomenon is known as Joule's effect and is used in many technical areas.

Som eksempel skal her nevnes US-PS 4.815.769, hvor det beskrives en innretning for å tilveiebringe en forbindelse mellom fluidumførende slanger og et oppvarmingselement, i den hensikt å hindre at fluidet tykner i slangen. I en del av slangen er det en veggspalte hvor en oppvarmingsledning føres inn. Lednings ene ende tilknyttes og vikles rundt et kontaktelement, fremstilt av et varmeledende materiale, som plasseres inne i slangen, mens den andre enden strekker seg ut fra slangen og tilknyttes en oppvarmingsledning. Oppvarm-ingssettet dekkes med et isolerende belegg slik at det dannes en kompakt blokk, som utgjør et slangeelement som kan oppvarmes. As an example, US-PS 4,815,769 should be mentioned here, where a device is described for providing a connection between fluid-carrying hoses and a heating element, with the aim of preventing the fluid from thickening in the hose. In part of the hose, there is a wall slot where a heating cable is inserted. One end of the wire is connected to and wrapped around a contact element, made of a heat-conducting material, which is placed inside the hose, while the other end extends from the hose and is connected to a heating wire. The heating set is covered with an insulating coating so that a compact block is formed, which constitutes a hose element that can be heated.

I den brasilianske patentsøknad 8692278 utnyttes nettopp Joule-effekten for oppvarming av en petroleumproduksjons-streng i en brønn, hvis produksjonsstrøm forstyrres av paraffin-avsetninger i strengen, slik at pumpestangens bevegelse hindres. In the Brazilian patent application 8692278, the Joule effect is utilized for heating a petroleum production string in a well, whose production flow is disturbed by paraffin deposits in the string, so that the movement of the pump rod is prevented.

Denne kjente metode støter imidlertid på tekniske vanskelig-heter i forbindelse med anvendelse i undersjøiske brønner. However, this known method encounters technical difficulties in connection with application in underwater wells.

I offshore-petroleumproduksjonssystemer benyttes produksjonsledninger, dvs. forbindelser mellom brønn og plattform, i form av fleksible rørledninger. Slike fleksible rørledninger består av vekslende lag av stålspiraler og lag av et isolerende materiale, eksempelvis en polyamidbasert elasto-mer. Det indre stållag er sammenlåst, mens det ytre lag er utført som en kryss-skjerm, i den hensikt å gi rørledningen en kraftigere struktur. Det hele dekkes av et polyamidlag. In offshore petroleum production systems, production lines are used, i.e. connections between well and platform, in the form of flexible pipelines. Such flexible pipelines consist of alternating layers of steel spirals and layers of an insulating material, for example a polyamide-based elastomer. The inner steel layer is interlocked, while the outer layer is made as a cross screen, with the intention of giving the pipeline a stronger structure. The whole thing is covered by a polyamide layer.

En hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en elektrisk strøm over stålskjermen i en slik fleksibel rørledning, på samme måte som i en elektrisk leder, for derved å generere energi og levere en viss varmemengde til rørledningen og til fluidet deri,, slik at man kan holde temperaturforskjellen mellom omgivelsene og produksjonslinjen slik at fluidum-strømmen ikke forstyrres. One purpose of the invention is to provide an electric current over the steel shield in such a flexible pipeline, in the same way as in an electrical conductor, thereby generating energy and delivering a certain amount of heat to the pipeline and to the fluid therein, so that one can keep the temperature difference between the surroundings and the production line so that the fluid flow is not disturbed.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning som gir mulighet for innføring av elektrisk strøm i undersjøiske produksjonsledninger. Another purpose of the invention is to provide a device which allows for the introduction of electric current into submarine production lines.

Nok en hensikt er å tilveiebringe en innretning som muliggjør samtidig bruk av elektrisk strøm og fluiduminjisering i undersjøiske produksjonsledninger, i den hensikt å eliminere og/eller fjerne hindringer som skyldes avsetting av organiske rester i rørledningen. Another purpose is to provide a device which enables the simultaneous use of electric current and fluid injection in submarine production pipelines, with the aim of eliminating and/or removing obstacles caused by the deposition of organic residues in the pipeline.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å tilveiebringe en innretning som muliggjør en elektrisk forbindelse mellom innerveggen i en fleksibel rørledning og en rørledning for injisering av spesialfluider, som koples til produksjonsledningen. Another purpose of the invention is to provide a device which enables an electrical connection between the inner wall of a flexible pipeline and a pipeline for injecting special fluids, which is connected to the production line.

Oppfinnelsen vedrører en koplingsinnretning for et rørled-nings-oppvarmingssystem som i utgangspunktet innbefatter et segment av et elektrisitet ledende rør som er innført i et enderør i en fleksibel rørledning og holdes i en avstand fra innerveggen i den fleksible rørledning ved hjelp av elektrisk isolerende elementer, idet rørsegmentet på sin indre ende har et fastgjøringselement som også gir elektrisk kontakt mellom den fleksible rørledning og det elektrisitet ledende rørsegment. Rørsegmentets andre ende er tilknyttet en elektrisk kilde eller en elektrisk kabel og er fastgjort til enderøret i den fleksible rørledning ved hjelp av et tetningselement og et koplingselement, for derved å gi den nødvendige tetthet mot penetrering av fuktig og sjøvann samt lekkasje av fluidum ut fra produksjonsledningen. The invention relates to a connection device for a pipeline heating system which basically includes a segment of an electrically conductive pipe which is inserted into an end pipe in a flexible pipeline and kept at a distance from the inner wall of the flexible pipeline by means of electrically insulating elements, in that the pipe segment on its inner end has a fastening element which also provides electrical contact between the flexible pipe line and the electrically conductive pipe segment. The other end of the pipe segment is connected to an electrical source or an electrical cable and is attached to the end pipe in the flexible pipeline by means of a sealing element and a connecting element, thereby providing the necessary tightness against the penetration of damp and seawater as well as the leakage of fluid from the production line .

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 rent skjematisk viser et enderør for en The invention shall be explained in more detail with reference to the drawings, where: Fig. 1 schematically shows an end pipe for a

konvensjonell fleksibel rørledning, og fig. 2 viser en koplingsinnretning ifølge oppfinnelsen, fastgjort inne i enderøret til en fleksibel rørledning. conventional flexible pipeline, and fig. 2 shows a coupling device according to the invention, fixed inside the end pipe of a flexible pipeline.

Ifølge oppfinnelsen er det utviklet en innretning som mulig-gjør en tilkopling av fleksible rørledninger for bruk av et oppvarmingssystem, særlig for rørledninger som fører fluider som er viskøse og/eller inneholder organiske løste rester og befinner seg på sjøbunnen. Innretningen muliggjør en innføring av en elektrisk strøm i rørledningenes indre stålskjelett, med generering av tilstrekkelig varme til å bevirke løsgjøring av organiske rester som har satt seg på innerveggen i rørledningen, og som eventuelt vil hindre eller kan føre til hindring av gjennomstrømningen av fluider i rørledningen, og slik at man også kan opprettholde en temperaturforskjell mellom det transporterte fluidum og omgivelsene på verdier som er adekvate med hensyn til å sikre fluidumgj ennomstrømning. According to the invention, a device has been developed which enables the connection of flexible pipelines for use in a heating system, in particular for pipelines which carry fluids which are viscous and/or contain dissolved organic residues and which are located on the seabed. The device enables the introduction of an electric current into the internal steel skeleton of the pipelines, with the generation of sufficient heat to cause the release of organic residues that have settled on the inner wall of the pipeline, and which will possibly prevent or may lead to the obstruction of the flow of fluids in the pipeline , and so that one can also maintain a temperature difference between the transported fluid and the surroundings at values that are adequate with regard to ensuring fluid flow through.

I fig. 1 er det vist et avslutningsrør for en fleksibel rørledning 1. Den ytre forgitring 2 og de ytre elastomere lag strekker seg litt utover det innvendige stållag 3 og danner en kant eller flens 4, for derved å muliggjøre en kopling av rørledningen til andre fleksible rørledningssegmenter eller til innløp- og utløpsrør i utstyr på plattformen, i mani-folder, eller andre steder, eksempelvis på brønnhodet. Disse koplinger oppnås ved hjelp av spesielle ikke viste braketter, som holder endene stramt sammenkoplet. In fig. 1 shows an end pipe for a flexible pipeline 1. The outer grid 2 and the outer elastomeric layers extend slightly beyond the internal steel layer 3 and form an edge or flange 4, thereby enabling a connection of the pipeline to other flexible pipeline segments or for inlet and outlet pipes in equipment on the platform, in manifolds, or elsewhere, for example on the wellhead. These connections are achieved by means of special brackets, not shown, which keep the ends tightly connected.

Innretningen ifølge oppfinnelsen innføres gjennom enderøret 1 i den hensikt å oppnå elektrisk kontakt med det innvendige stållag 3 i avslutningsrøret. The device according to the invention is introduced through the end pipe 1 in order to achieve electrical contact with the internal steel layer 3 in the end pipe.

Fig. 2 viser mer detaljert hvordan oppfinnelsen kan reali-seres, innført og fastgjort til enderøret 1 ifølge fig. 1. Fig. 2 shows in more detail how the invention can be realized, introduced and attached to the end pipe 1 according to fig. 1.

Et segment av et rør 5 som leder elektrisitet, eksempelvis et stålrør, er ført inn i enderøret til en fleksibel rørledning 1 og holdes i lik og konstant avstand fra innerveggen i den fleksible rørledning ved hjelp av elektrisk isolerende elementer 6,7, fremstilt av for fagmannen velkjente mater-ialer, såsom teflon, celeron etc. Den elektriske kontakt mellom de to rør, dvs. enderøret 1 og det ledende rør 5, oppnås ved hjelp av et fastgjøringselement 8 som er festet på innerenden til det elektrisk ledende rør 5. Fastgjørings-elementet har en tykkelse tilstrekkelig til at det berører det indre stållag 3 i den fleksible rørledning. For å sikre nødvendig tetthet er et endeelement 9 koplet til flensen 4. Dette element 9 har samme endeprofil som flensen 4, slik at disse to komponenter kan koples sammen ved hjelp av de nevnte braketter. Endeelementet 9 er isolert mot det elektrisk ledende rør 5 ved hjelp av et tetningselement 10, som også gir elektrisk isolasjon mellom rørledningene. A segment of a pipe 5 that conducts electricity, for example a steel pipe, is led into the end pipe of a flexible pipeline 1 and is held at an equal and constant distance from the inner wall of the flexible pipeline by means of electrically insulating elements 6,7, produced by materials well known to the person skilled in the art, such as Teflon, Celeron, etc. The electrical contact between the two pipes, i.e. the end pipe 1 and the conductive pipe 5, is achieved by means of a fastening element 8 which is attached to the inner end of the electrically conductive pipe 5. Fastening -the element has a thickness sufficient for it to touch the inner steel layer 3 in the flexible pipeline. To ensure the necessary tightness, an end element 9 is connected to the flange 4. This element 9 has the same end profile as the flange 4, so that these two components can be connected together using the aforementioned brackets. The end element 9 is insulated against the electrically conductive pipe 5 by means of a sealing element 10, which also provides electrical insulation between the pipelines.

Om nødvendig eller ønskelig kan røret 5 være tilknyttet en avgrening i et T- eller Y-element (ikke vist), slik at man derved får mulighet for innføring av et spesialfluidum i produksjonsledningen samtidig med anvendelsen av den elektriske strøm. If necessary or desired, the pipe 5 can be connected to a branch in a T or Y element (not shown), so that one thereby has the possibility of introducing a special fluid into the production line at the same time as the application of the electric current.

For utnyttelse av systemet vil det således i praksis være tilstrekkelig å løskople endene til den innsnevrede rørled-ning eller rør, kople to innretninger ifølge oppfinnelsen og knytte dem til en elektrisk kraftkilde. In order to utilize the system, it will therefore be sufficient in practice to disconnect the ends of the narrowed pipeline or pipe, connect two devices according to the invention and connect them to an electrical power source.

En vesentlig fordel med koplingsinnretningen ifølge oppfinnelsen i forhold til andre kjente elektriske tilkoplinger er at den elektriske strøm ledes gjennom et elektrisk ledende rør, med samtidig mulighet for innføring av spesialfluider, såsom løsningsmidler, luft eller damp, slik at man dermed får en mulighet for optimalisering av rørlednings-oppvarming-systemet for rensking av en rørledning. En kombinert bruk av varme og injisering vil medføre at når de organiske rester løsner fra innerveggen i den fleksible rørledning vil løsningsmiddelet, luften eller dampen generert ved vannopp-varming hjelpe til med å få vekk restblokken, eller dens fragmenter, slik at man kan få åpnet en vei gjennom stoffene og kan få i gang en skikkelig fluidumstrøm, med rask reetablering av de forhold som vil være gunstige for regulær produksjonsstrøm gjennom rørledningen. A significant advantage of the connection device according to the invention in relation to other known electrical connections is that the electrical current is led through an electrically conductive pipe, with the simultaneous possibility of introducing special fluids, such as solvents, air or steam, so that one thus gets an opportunity for optimization of the pipeline heating system for cleaning a pipeline. A combined use of heat and injection will mean that when the organic residues loosen from the inner wall of the flexible pipeline, the solvent, air or steam generated by water heating will help to remove the residue block, or its fragments, so that it can be opened a path through the substances and can initiate a proper fluid flow, with rapid re-establishment of the conditions that will be favorable for regular production flow through the pipeline.

Nok en fordel ligger i den operative enkelhet som innretningen har, særlig dens kopling til allerede installerte produksjonsledninger, i tillegg til at fremstillings- og isolas jonskostnader blir lave og at man ikke trenger spesialutstyr for utnyttelsen. Another advantage lies in the operational simplicity of the device, especially its connection to already installed production lines, in addition to the fact that manufacturing and insulation costs are low and that no special equipment is needed for use.

Nok en fordel er at den nevnte kombinasjon vil kunne medføre en rensking av en rørledning uten anvendelse av for høye temperaturer, som eventuelt vil kunne skade strukturen i rørledningen som fører de viskøse fluider. Et ideelt temperaturområde er fra 40-60"C. Another advantage is that the aforementioned combination will be able to lead to a cleaning of a pipeline without the use of excessively high temperatures, which could potentially damage the structure of the pipeline that carries the viscous fluids. An ideal temperature range is from 40-60"C.

Claims

1. Connection device for pipeline heating system, characterized in that it includes a segment (5) of an electrically conductive pipe which can be inserted into an end pipe of a flexible pipeline (1) and kept at a distance from the inner steel layer (3) of the flexible pipeline (1) by means of electrically insulating elements (6,7), the pipe segment (5) on its inner end inside the flexible pipeline having a fastening element (8) which also provides electrical contact between the flexible pipeline (3) and the electrically conductive pipe segment (5), the other end of the pipe segment (5) being connected to an electrical current source and can be attached to the end pipe in the flexible pipeline (1) by means of a sealing element (10) and an end connection element (9).

2. Connection device for pipeline heating system according to claim 1, characterized in that the electrically conductive pipe segment (5) is connected to a branch in a "T" or "Y", thereby enabling the injection of special fluids, such as solvents, air or water, simultaneously with the laying of electric current on the electrically conductive pipe segment (5).

3. Connection device for a pipeline heating system according to claim 1 or 2, characterized in that it is designed for heating pipelines (1) which are installed on the seabed.